水泥工業(yè)往往要求耐磨件在具有高硬度、高耐磨性的同時兼有足夠的強度和韌性（典型零件如：錘頭、襯板、鋼球、磨輥等），而單質(zhì)金屬的自然屬性往往又很難實現(xiàn)“硬而不脆”、“剛?cè)嵯酀?rdquo;的矛盾需求。能否使一個零件在抗磨損的部位具有極高的硬度和耐磨性，而基體部分卻又具有極高的強韌性和可靠性呢？似乎頗有難度。有意思的是，往往高硬度、高耐磨的材料大多是由昂貴的高合金組成，而一般韌性材料或塑性材料大部分卻是價格低廉的“賤”金屬，這樣在實現(xiàn)耐磨件“剛?cè)嵯酀?rdquo;的同時兼有良好的經(jīng)濟性，豈不是一舉兩得。復合材料正是基于這一要求應(yīng)運而生。

　　現(xiàn)代復合材料的定義是：由兩種或兩種以上不同化學性能或不同組織結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，通過不同的工藝方法，以微觀或宏觀的形式人工合成的多相材料，即為復合材料。復合材料為多相結(jié)構(gòu)，一類組分（或相）為基體，另一類組分（或相）為增強相。盡管復合材料定義的細節(jié)有所不同，但其要點是相同的：其一是含兩種以上不同的組分，其二是具有每個組分所不具備的優(yōu)良性能。

　　目前，復合材料已成為自然科學三大支柱之一的材料科學中的一個極有前景的分支。美國金屬材料信息分析中心（MMGIAG）與歐盟材料學家預計，在2020年以前復合材料將呈現(xiàn)出空前的高速發(fā)展。其重點是纖維增強復合材料、金屬基復合材料和陶瓷基復合材料。這些即將涌現(xiàn)出的極為重要的甚至是革命性的技術(shù)成果及其新興產(chǎn)業(yè)，必將改寫整個材料科學史。

　　其實，復合材料技術(shù)早在我國的漢代即已達到了一定水準。愛讀小說的朋友們一定會對《水滸傳》中武松手里的“鑌鐵寶刀”記憶猶新。英雄出場，一道閃電，寶刀所向，折戟斷劍、鬼哭狼嚎。這“鑌鐵”又稱“花紋鋼”或“夾鋼”，其實就是采用兩種不同含碳量材料，一層高硬度鋼（高碳鋼），一層高韌性鋼（中碳鋼），反復錘鍛、折疊而成。中國優(yōu)秀的民間工匠，可將一小塊極品夾鋼錘鍛、折疊至4096層。這是何等的復合材料！而將其推至巔峰的，當屬來自絲綢之路彼端的“大馬士革鋼”（即“雪花鑌鐵”）和日本的“菊花鋼”。當年抗倭英雄戚繼光的軍隊迎戰(zhàn)倭寇初期，手中的兵器常遭精良的日本刀磕折，死傷慘重。無奈發(fā)展厚背刀迎戰(zhàn)，雖不再易斷，但一經(jīng)正面招架，刃口常翻卷，甚至不能傷敵，遠不如日本的“菊花鋼刀”靈動沉猛。為長久之計，戚繼光遂上書建議，向日本政府訂制一批軍刀，其形制基本上是中國式的，但制法卻是日本風格。戚繼光召集頂尖工匠，夜以繼日仿制改良，終得史上著名的“戚家刀”。此刀配合凌厲的“戚家刀法”，所向無敵，殺傷力極大。日后在戰(zhàn)場上，這為數(shù)僅數(shù)千把的中日“混血”軍刀，大放異彩，直將倭寇砍得劍崩刀裂，血流成河，魂喪他鄉(xiāng)。其他如干將、鏌铘、魚腸、湛瀘、軒轅、龍泉、棠溪等寶劍，或據(jù)史書記載推理，或假現(xiàn)代金相化學分析，無不與復合材料有著直接或間接的聯(lián)系。

　　而今，在水泥工業(yè)中常用的金屬耐磨件有鋼球、襯板、顎板、板錘、錘頭、磨輥、磨盤、擠壓輥、篦冷機篦板9大類。早在上世紀80年代，我國便對雙金屬復合材料耐磨件展開了研究，并在襯板、顎板和小型錘頭上取得了階段性進展。至于鋼球和襯板技術(shù)也早在上世紀80年代即已成熟，這些年來國內(nèi)更是有大批企業(yè)將其做得爐火純青且物美價廉。而顎板和板錘則分別使用高錳鋼及高鉻鑄鐵，效果基本都令人滿意，唯有后5類目前尚處在不斷地探索、發(fā)展之中。但可以肯定的是，這5類耐磨件中，今后一定是各種各樣的復合材料占據(jù)絕對的主導地位。

　　目前，水泥工業(yè)常用的金屬復合材料主要有金屬鑲鑄、雙液雙金屬復合鑄造、鑄滲及自蔓延合成4大類。如今風頭正勁的鄭州鼎盛“大金牙”超級錘頭和比利時馬科托公司的Duocast與X-Win磨輥、磨盤，就是兩個成功的范例。

　　現(xiàn)代新型干法水泥生產(chǎn)線石灰石破碎機的工作特點，一是給料塊度大（最大邊長1.5m），二是要適應(yīng)較高硅含量石灰石和夾層土的不利條件。這就對錘頭提出了嚴峻挑戰(zhàn)。一方面錘頭要有極高的韌性來抵抗單重最大至5噸的大塊石灰石的劇烈沖擊，另一方面要有足夠高的硬度來抵抗高硅（SiO₂含量＞4.5%、單體尺寸＞45μm）、強磨蝕性石灰石。硬要讓高硬度與高韌性這兩個本是水火不容的“冤家”聚在一起，單質(zhì)金屬是很難做到的。2002年，欄主在浙江考察水泥市場時發(fā)現(xiàn)，有許多生產(chǎn)線使用的破碎機錘頭壽命均達不到一個月，最嚴重的甚至不到一周。且不說磨損成本居高不下，現(xiàn)場頻繁更換笨重的錘頭，員工異常辛苦。真是勞民傷財！鄭州鼎盛迅即作出技術(shù)判斷：唯有復合材料技術(shù)方可解決這一難題。于是鄭州鼎盛首先在可商業(yè)化的耐磨材料中，選擇韌性最高的超高錳鋼（Mn18Cr₂）做基體，并用鈮、釩、鈦、鉬、稀土等元素細化晶粒，凈化晶界，在提高韌性、強度的基礎(chǔ)上提高可靠性。而后，關(guān)鍵是在其工作部位如同鑲牙一般鑲上硬度僅次于金剛石、高達HRA90的鎢鈦合金。說起這鎢鈦合金還是有點來頭的。在上世紀70年代初，全軍曾掀起一股研究、練習“打坦克”的熱潮。其中在彈藥上的一大革新即是在穿甲彈芯中加入新型鎢合金，從而有效提高了穿甲能力。改革開放伊始，一則“永不磨損的雷達表”廣告不知賺足了多少國人的眼球，其表殼即是鈦合金制成。這個集高硬度、高強度為一身的鎢鈦合金，天生通體金黃色，鑲在錘頭磨損部位如顆顆鋒利的牙齒，錘頭耐磨性大大提高。“大金牙”超級錘頭一經(jīng)推出，便迅速紅遍大江南北。新疆青松建化集團和田2500t/d生產(chǎn)線原錘頭壽命僅20余天，改用“大金牙”超級錘頭后壽命長達4個月。為此，該集團決定將所有破碎機錘頭全部換成鄭州鼎盛公司的“大金牙”超級錘頭。這樣的案例比比皆是、不勝枚舉，“大金牙”也由此名揚四海。

　　“大金牙”超級錘頭的成功并不是偶然的。其實，早在1999年鄭州鼎盛針對熟料細碎中的錘頭磨損難題而推出的“三明治”超級錘頭，即采用了3種以上材料的復合。在磨損最嚴重部位使用HRA90以上的鎢鈦超硬材料，次磨損部位采用高達HRC62～64的超級高鉻鑄鐵，磨損少的柄部則采用廉價的高韌性中碳鋼，很好地解決了高耐磨、抗斷裂以及良好的經(jīng)濟性等問題。許多水泥客戶一套錘頭滿負荷工作壽命長達4～5個月，徹底解決了熟料細碎機錘頭壽命短這一世界性難題，只是由于當時企業(yè)初創(chuàng)，勢小力薄，人微言輕，無力作大的推廣。而伴隨新型干法水泥生產(chǎn)線開始大規(guī)模應(yīng)用輥壓機，熟料細碎機市場嚴重縮水，因而未能為行業(yè)做出更大貢獻，欄主至今甚為遺憾。

　　如今，立磨在新型干法水泥生產(chǎn)線上的應(yīng)用越來越普及。磨輥、磨盤的消耗，尤其是其在高硅、強磨蝕性石灰石粉磨作業(yè)中的消耗，使其快速磨損失效；不僅使材料成本上升，且時常威脅生產(chǎn)線的平衡作業(yè)，因而引起業(yè)內(nèi)廣泛的關(guān)注。目前，磨輥、磨盤的材質(zhì)一部分是使用高鉻鑄鐵，一部分是使用堆焊材料。而比利時馬科托公司推出的具有優(yōu)良性能的Duocast和X-Win復合材料則獨樹一幟，在業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。

　　Duocast技術(shù)是將高耐磨的高鉻棒鑲在韌性鑄鐵的坯體里，既耐磨又不易開裂。X-Win技術(shù)則是將蜂窩狀、更高硬度同時兼有高韌性的陶瓷，復合在高硬度的高鉻鑄鐵中。其整體壽命比目前主流的高鉻鑄鐵高出1～3倍，這是一個很了不起的進步。欄主預言，這項技術(shù)近年內(nèi)將有更大進展。鄭州鼎盛正在與鄭州大學合作開展納米陶瓷復合高鉻鑄鐵技術(shù)的課題研究，雖有些許進展，但仍困難重重，至今無法進入工業(yè)化應(yīng)用。目前看，比利時馬科托公司的技術(shù)仍明顯領(lǐng)先于國內(nèi)。